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北宋开封科技发展考(上) ——兼谈古代优势在开封现代化复兴中的积极作用

2019-05-20 08:20 作者:汴浚 来源:开封网-汴梁晚报

长期以来,大家对开封的水城风貌格外欣赏,汴京八景中有五景都和水有关,但文章万千,涉及水上舟船制造的却为数不多,有关水磨加工的也篇什甚少。东京开封打破坊市分离的历史陈规,商业空前繁荣,一部《东京梦华录》说绝了汴梁人的吃喝玩乐,却不见保家卫国的军工武器制造,火药味十分欠缺。其实作为大宋王朝的国都,开封还是大规模火药武器的首创之地。在这里,支撑大型船舶制造、大型水磨制作及应用、尖端火药武器生产的科学技术均为当时世界一流。《中国科学技术史》的作者、英国著名学者李约瑟博士说:“中国的科技发展到宋朝,已呈巅峰状态,在许多方面实际上已超过了18世纪中叶工业革命前英国或欧洲的水平。”

北宋开封科技发展的这一历史文化优势,在现代开封的复兴中有着诸多方面的积极作用,是其他人文优势所不能比拟的。我们要把历史与现实挂钩,突出重点特色,探讨具体操作项目,以实现古为今用。科技发展、科技创新优先,摈弃所谓文理并重的不当之策,更要纠正重文轻理的错误认识,以科技和实业振兴开封。目前时尚的“研学游”在古都汴京应该大有所为。 位于中原的北宋不但一马平川、旱路通畅,而且河流纵横、湖泊众多、水运发达。宋代大诗人刘子翚有《汴京纪事二十首》,其中名句“舳舻岁岁衔清汴”“联翩漕舸入神州”甚为生动。开封境内水面上民用的大小舟船、军用的水师战船,桅杆林林、风帆如云。为了经济发展的漕运之需,北宋朝廷努力造船。为了统一全国,特别是征服南方诸王侯主,宋太祖赵匡胤在宋之初期,特别把组建造船务大抓军船建造当作头等要务。据著名宋史专家、河南大学已故教授周宝珠的《宋代东京研究》一书介绍:“朱明门外的新凿池,初名教船池,开宝六年(公元973年)改名为讲武池。宋太祖设立造船务及造船地点大概就在城南教船池附近,现存繁塔内的太平兴国初石刻有南造船务修塔会人斐赞等字样可证。”由此可以准确判断,宋太祖主抓的这一大型国营造船厂就在朱明门(即南城门宣化门)外,而且据有关史料说明此处原在后周时期便是造船厂,看来是一家老牌造船基地了。它们的制作能力很强,其木作、铁作、漆作、雕作、旋作、桐油作、铜碌作等造船作业工艺水平高,造船工业发展迅猛,造船科技创新水平世界一流。

在世界造船史上,北宋国都开封的造船业规模大,造船一直在全国乃至世界都处于领先地位。在造船工程管理上是中央集权,由工部向朝廷负责,管理的诸多工程项目中就包括“舟车、器械”。在造船工程技术上是京师造船务负责工程审批,掌管造船船只大小、性质(货船、客船、游船、军船等)、生产周期、技术应用。在造船新科技方面,除了指南针的应用、风向鸟的应用、造船新材料材质的应用外,还有多项新科技新技术的科研成果问世,它们皆是世界造船业发展里程碑式的新技术——其一,可免桅技术 。所谓可免桅,即桅杆底座装有转轴,可以随时将桅杆竖起或放倒。《清明上河图》中一条大船在过虹桥时就实施了放倒桅杆的作业,沈括的《梦溪笔谈》也记载有该技术向国外传播输出的事例。其二,复式桅帆技术。该技术由一个复杂的多桅帆装置来为船提供动力,能利用不同方向吹来的风。风有八面,唯有顶头风不能用,其他方向的风该装置都能利用,以使船只前行。其三,平衡舵、升降舵技术。平衡舵是将舵杆轴线略往舵叶中间靠,减少转舵力矩,以使操作省力。升降舵是指舵叶上装有舵链,可随船吃水深浅来确定舵位高低,水浅将舵拉高,水深将舵降低。大型船的尾部都建有舵楼,是舵工的操作室,在此掌握船的航行方向。此外还有钉接榫合船体技术、水密隔仓结构技术、大型舰船携带小舟(救生、登陆配备)等,都是世界领先水平。北宋开封造大船的能力在史书中有明确记载,最大的船六层桅杆、四层甲板、十二张大风帆,可容下千余人。《东京梦华录》和《梦溪笔谈》中都有在开封金明池内建造世界最早、最大的“奥屋”,即干船坞,用以修造大型龙舟的记载。宋哲宗时期,木工杨琪在此建造大型游船,作为龙舟以供皇帝享用,龙舟长三四十丈、宽三四丈,头尾鳞鬣,皆雕镂金饰,极为奇丽。

开宝八年(公元975年),宋将曹彬率舟舰数百艘由汴水出京,目标南唐,开始了我国古代战争史上一次创纪录的水上大战,并取得大胜。南唐皇帝李煜投降大宋,被押解回东京开封,幽禁于城西北角,即今日的孙李唐庄。太平兴国三年(公元978年)七月,李后主被宋太宗赵光义赐药毒死,留下了他的千古绝唱:“问君能有几多愁,恰似一江春水向东流。”造船科技的发展也是宋王朝的强大基础,大宋对南唐的统一战争之胜利,以史实证明了这一点。

北宋时期的大型水磨制作及其应用技术,也是北宋科技发展的重要一环。东京开封水道纵横、水流平稳,是水磨加工应用的有利条件。马克思在《资本论》第一卷中将水磨称为“一切生产机器的原始形态”,而这一原始形态在北宋开封已是非常成熟的粮食加工设备。宋廷设有水磨管理的国家机构,称为水磨务,应该和造船务属于同一个级别。据史料记载,元丰六年(公元1083年),在开封通津门外的汴河上就设有大型官磨百余盘,这个有着百余盘磨的加工区不仅规模可观,而且粮、茶兼磨,是个大型联合加工区。水磨制作及其应用技术在当时具体达到什么程度?对此相关资料极少,万分庆幸的是,上海博物馆收藏的一幅《闸口盘车图》给出了最理想的答案。该图纵宽53.2厘米、横长119.3厘米,所绘水磨、罗面机的装置,构造精准写实,是目前发现最早也是最完整的机械图像资料。1996年第二期《文物》杂志编发郑为的一篇文章《闸口盘车图卷》,介绍图卷所反映的内容——画的是汴河旁闸口一座磨面作坊。画面左中部位是安置水磨的堂屋,堂屋两端各有望亭一座。台基前面是河道,河面上有两艘运粮引渡的篷船。对河是坡道,木桥横亘在画面下方。右首有酒楼一座,门前扎有彩楼,高逾丈,楼中悬一布旌,书有“酒”字。全图描绘了45个人物的活动,其中劳动着的“民夫”人数最多:有磨面、筛面、扛粮、扬簸、净淘、挑水、引渡、赶车等各种不同的分工。在左边上角的望亭里,有戴硬脚幞头、着圆领袍衫装束的官吏和侍从五人,再现了当年汴京汴水上官营水磨作坊的情况。从图卷可以判断水磨是立式、卧式、联排中的立式磨,其“水击面罗”技术是北宋大型水磨这一机器技术发展的一个高峰标志 。何为水击面罗?罗因水力互击桩柱,筛面神速,有力抖动,往复罗筛,倍于人力。水击面罗的核心装置是曲轴连柄,由宋人发明的这一将水轮旋转运动转化为周而复式的直线往复运功的机器装置,真是我们先人的天才创造,连后来英国人发明的蒸汽发动机以及现代汽车气缸的活塞也都离不开这一核心技术。《闸口盘车图》无可辩驳地说明,至迟在北宋开封,我们的先人已掌握了曲轴连杆技术,并运用到水利机械装置中。令人遗憾的是,郑为的文章没有仔细观察原图卷的绘者署名,仍依学界的早期认知将五代的卫贤定为作者。这就将图卷的创作时间、图卷所反映的水磨制作与使用时间,错误地提前了一个朝代。

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